بررسی توزیع غیر همگن فشار آب حفره ای در مصالح مخلوط رس- سنگدانه

رساله حاضر تحقیقی پیرامون توزیع فشار آب حفره ای در مصالح مخلوط رس-سنگ دانه اشباع و اثر سنگ دانه ها بر این توزیع می باشد. در ابتدا مرور مختصر و جامعی از ادبیات فنی در زمینه مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی بر روی این مصالح صورت پذیرفته است. در ادامه آزمایشات متعددی با بهره بردن از تجهیزات پیشرفته جهت اندازه گیری فشار آب حفره ای درون نمونه صورت پذیرفته اند. این آزمایشات به صورت کیفی بیانگر ایجاد ناهمگنی در توزیع فشار آب حفره ای در اثر حضور دانه ها در مصالح رسی می باشند. در آزمایشات صورت گرفته، قرار گرفتن دانه ها در کنار سنسور های درون نمونه ای منجر به افزایش فشار آب حفره ای اندازه گیری شده توسط این سنسورها در مقایسه با نمونه های خالص رسی می باشند. تجربیات آزمایشگاهی این رساله حاکی از وجود محدودیت های فنی فراوان برای اندازه گیری دقیق این ناهمگنی به صورت کمی می باشد. در ادامه تحقیق تحلیل های عددی دو و سه بعدی جامعی بر روی رفتار این مصالح در بارگذاری های مونوتونیک و سیکلی صورت پذیرفته است که به روشنی اثر وجود دانه ها را در ایجاد ناهمگنی در توزیع فشار آب حفره ای نشان می دهد. در تحلیل های سه بعدی صورت گرفته ، فضای محصور بین دانه های قرار گرفته در امتداد بارگذاری (مسیر فشار)، فضای محصور بین دانه های قرار گرفته عمود بر امتداد بارگذاری (مسیر کشش) و فضای دور از دانه ها (نقاط آزاد) مورد مطالعه قرار گرفته اند. تحلیل های دو بعدی نیز نشان داد که در مسیر فشار، فشار آب حفره ای بیش از نقاط آزاد، و در مسیر کشش، فشار آب حفره ای کمتر از نقاط آزاد می باشند. این تفاوت فشار آب حفره ای با گذشت زمان به سمت تعادل پیش می رود که سرعت این بازتوزیع به نفوذپذیری مصالح و فرکانس بارگذاری بستگی دارد. تحلیل های متعدد صورت گرفته در این مطالعه شامل محدوده وسیعی از مقادیر نفــوذپذیری مصالح (k = 3*10-8 m/s تـا k = 3*10-12 m/s) و دامنه کرنش تناوبی (0.1% تا 1.5%) در فرکانس های متنوع (0.1 تا 2 هرتز) بارگذاری می باشد. این تحلیل ها بیانگر آنند که هر چند در محدوده وسیعی از مقادیر پارامترهای فوق، فشار آب حفره ای اضافی ایجاد شده یا اندک است و یا در چند ثانیه بازتوزیع می شود، اما در فرکانس های بالای بارگذاری و نفوذپذیری های اندک مصالح رسی (مقادیر کمتر از 10-10 m/s)، افزایش فشار آب حفره ای در مسیر فشار نسبت به نقاط آزاد قابل توجه است و بازتوزیع آن در زمان نسبتاً طولانی (تا چند دقیقه) رخ می دهد. در چنین شرایطی در نظر گرفتن توزیع غیر همگن فشار آب حفره ای در بررسی پایداری ابنیه خاکی حاوی مخلوط رس - سنگ دانه ضروری است که بایستی بر اساس بررسی های تحلیلی تکمیلی و قضاوت مهندسی صورت پذیرد.